ANG TUNGSTEN: KASAYSAYAN, MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, AY GUMAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang tungsten , tungsten o tungsten mabibigat na metal ay isang paglipat na ang simbolo ng kemikal ay W. Matatagpuan sa panahon 6 na pangkat 6 ng pana-panahong talahanayan, at numero ng atomic 74. Ang pangalan nito ay may dalawang kahulugan ng etimolohikal: matigas na bato at lobo foam; Ang pangalawa ay dahil ang metal na ito ay kilala rin bilang tungsten.

Ito ay isang metal na kulay-abo at, bagaman ito ay malutong, mayroon itong malaking tigas, density, at mataas na pagtunaw at mga punto ng kumukulo. Samakatuwid, ginamit ito sa lahat ng mga application na nagsasangkot ng mataas na temperatura, presyur o mekanikal na puwersa, tulad ng mga drills, projectiles, o radiation na nagpapalabas ng mga filament.

Ang tung bar na may bahagyang oxidized na ibabaw nito. Pinagmulan: Mga Larawan ng Hi-Res ng Mga Elemento ng Chemical

Ang pinakamahusay na kilalang paggamit para sa metal na ito, sa isang antas ng kultura at tanyag, ay nasa mga filament ng mga electric bombilya. Ang sinumang nakahawak sa kanila ay mapagtanto kung gaano kalupkop ang mga ito; gayunpaman, ang mga ito ay hindi gawa sa purong tungsten, na kung saan ay malulugod at ductile. Bilang karagdagan, sa mga metalikang matrice tulad ng mga haluang metal, nagbibigay ito ng mahusay na paglaban at katigasan.

Ito ay nailalarawan at nakikilala sa pamamagitan ng pagiging metal na may pinakamataas na punto ng pagkatunaw, at maging mas matindi kaysa sa tingga mismo, na nalampasan lamang ng iba pang mga metal tulad ng osmium at iridium. Gayundin, ito ang pinakapabigat na metal na kilala upang matupad ang ilang biological role sa katawan.

Ang tungstate anion, WO ₄ ^2- , ay nakikilahok sa karamihan ng mga ionic compound nito , na maaaring mag-polymerize upang mabuo ang mga kumpol sa isang medium medium. Sa kabilang banda, ang tungsten ay maaaring makabuo ng mga intermetallic compound, o magkakasama sa mga metal o di-organikong asing-gamot upang ang mga solido nito ay makakakuha ng iba't ibang mga hugis o pagkakapare-pareho.

Ito ay hindi masyadong sagana sa crust ng lupa, na may lamang 1.5 gramo ng metal na ito bawat tonelada. Bukod dito, dahil ito ay isang mabibigat na elemento, ang pinagmulan nito ay intergalactic; partikular mula sa pagsabog ng supernova, na marahil ay itinapon ang "mga jet" ng mga tungsten atoms patungo sa ating planeta sa panahon ng pagbuo nito.

Kasaysayan

Etimolohiya

Ang kasaysayan ng tungsten o wolfram ay may dalawang mukha na katulad ng kanilang mga pangalan: isang Swiss, at ang iba pang Aleman. Noong 1600s, sa mga rehiyon na kasalukuyang sinasakop ng Alemanya at Austria, ang mga minero ay nagtatrabaho upang kunin ang tanso at lata upang makagawa ng mga bradura.

Sa gayon ay natagpuan ng mga minero ang kanilang sarili na may isang tinik sa proseso: mayroong isang napakahirap na mineral na matunaw; mineral na binubuo ng wolframite, (Fe, Mn, Mg) WO ₄ , na pinanatili o "nilamon" ang lata na parang isang lobo.

Samakatuwid ang etimolohiya para sa elementong ito, 'lobo' para sa lobo sa Espanyol, isang lobo na kumain ng lata; at 'ram' ng bula o cream, na ang mga kristal ay kahawig ng isang mahabang itim na balahibo. Kaya't ang pangalang 'wolfram' o 'wolfram' ay bumangon bilang karangalan sa mga unang obserbasyong ito.

Noong 1758, sa panig ng Switzerland, isang katulad na mineral, scheelite, CaWO ₄ , ay pinangalanang 'tung sten', na nangangahulugang 'matigas na bato'.

Ang parehong mga pangalan, wolfram at tungsten, ay malawakang ginagamit nang magkakapalit, nakasalalay lamang sa kultura. Sa Espanya, halimbawa, at sa kanlurang Europa, ang metal na ito ay kilala bilang tungsten; habang sa kontinente ng Amerikano ang pangalang tungsten ay namamayani.

Pagkilala at pagtuklas

Nabatid noon na sa pagitan ng ikalabing siyam at labing walong siglo ay mayroong dalawang mineral: wolframite at scheelite. Ngunit, sino ang nakakita na mayroong isang metal sa kanila na naiiba sa iba? Maaari lamang silang mailalarawan bilang mineral, at noong 1779 na maingat na sinuri ng chemist ng Irish na si Peter Woulfe ang tungsten at ibinahagi ang pagkakaroon ng tungsten.

Sa Swiss side, muli, si Carl Wilhelm Scheele noong 1781 ay nagawang ihiwalay ang tungsten bilang WO ₃ ; at higit pa, nakakuha siya ng tungstic (o tungstic) acid, H ₂ WO ₄ at iba pang mga compound.

Gayunpaman, ito ay hindi sapat upang makarating sa purong metal, dahil kinakailangan upang mabawasan ang acid na ito; iyon ay, napapailalim ito sa isang proseso na ito ay lumayo mula sa oxygen at crystallize bilang metal. Si Carl Wilhelm Scheele ay walang angkop na mga hurno o pamamaraan para sa reaksyon ng pagbawas ng kemikal na ito.

Narito kung saan ang mga kapatid na Espanya d'Elhuyar, Fausto at Juan José, ay kumilos, na binabawasan ang parehong mineral (wolframite at scheelite) na may karbon, sa lungsod ng Bergara. Ang dalawa sa kanila ay iginawad ng karapat-dapat at karangalan na maging mga tagahanap ng metallic tungsten (W).

Mga steel at bombilya

Anumang ilaw na bombilya na may isang tungsten filament. Pinagmulan: Pxhere.

Tulad ng iba pang mga metal, ang mga gamit nito ay tukuyin ang kasaysayan nito. Kabilang sa mga pinakatanyag sa pagtatapos ng ika-19 na siglo ay ang mga haluang metal na bakal-tungsten, at ang mga filament ng tungsten upang mapalitan ang mga carbon sa loob ng mga ilaw na de-koryenteng ilaw. Masasabi na ang mga unang ilaw na bombilya, tulad ng alam natin sa kanila, ay naibenta sa 1903-1904.

Ari-arian

Pisikal na hitsura

Ito ay isang kaakit-akit na kulay-pilak na metal. Madulas ngunit napakahirap (hindi malito sa katigasan). Kung ang piraso ay may mataas na kadalisayan ito ay nagiging malulungkot at mahirap, mas o mas maraming bilang ng mga steel.

Atomikong numero

74.

Mass ng Molar

183.85 g / mol.

Temperatura ng pagkatunaw

3422 ° C.

Punto ng pag-kulo

5930 ° C.

Density

19.3 g / mL.

Init ng pagsasanib

52.31 kJ / mol.

Init ng singaw

774 kJ / mol.

Ang kapasidad ng init ng Molar

24.27 kJ / mol.

Ang tigas ni Moh

7.5.

Elektronegorya

2.36 sa scale ng Pauling.

Atomikong radyo

139 pm

Ang resistensya sa elektrikal

52.8 nΩ · m sa 20 ° C.

Mga Isotopes

Ito ay nangyayari nang nakararami sa likas na katangian ng limang isotopes: ¹⁸² W, ¹⁸³ W, ¹⁸⁴ W, ¹⁸⁶ W at ¹⁸⁰ W. Ayon sa molar na masa ng 183 g / mol, na kung saan ay katamtaman ang mga atomic na masa ng mga isotop na ito (at ang iba pa. tatlumpung radioisotopes), ang bawat tungsten o tungsten na atom ay may isang daang at sampung neutron (74 + 110 = 184).

Chemistry

Ito ay isang metal na mataas na lumalaban sa kaagnasan, dahil ang manipis na layer ng WO _{3 ay} pinoprotektahan ito laban sa pag-atake ng oxygen, acid at alkalis. Sa sandaling matunaw at maubos sa iba pang mga reagents, ang mga asing-gamot ay nakuha, na tinatawag na tungstates o wolframates; sa kanila, ang tungsten ay karaniwang mayroong isang estado ng oksihenasyon ng +6 (sa pag-aakalang mayroong mga W ⁶⁺ cations ).

Clustering ng acid

Ang Decatungstate, isang halimbawa ng tungsten polyoxometalates. Pinagmulan: Scifanz

Ang kemikal na tungsten ay medyo natatangi dahil ang mga ions nito ay may posibilidad na magkakaugnay upang mabuo ang mga heteropoly acid o polyoxometalates. Ano sila? Ang mga ito ay mga pangkat o kumpol ng mga atoms na magkakasamang upang tukuyin ang isang three-dimensional na katawan; Pangunahin, ang isa na may isang spherical na tulad ng istraktura ng hawla, kung saan sila ay "nakapaloob" ng isa pang atom.

Nagsisimula ang lahat mula sa tungstate anion, WO ₄ ^2- , na mabilis na nagpo-protonate sa isang medium medium (HWO ₄ ^- ) at nagbubuklod sa isang kalapit na anion upang mabuo ang ^2- ; at ito naman ay sumali sa isa pang ^2- upang magmula sa ^4- . Kaya hanggang sa may maraming mga polungstats sa solusyon.

Ang Paratungstates A at B, ^6- at H ₂ W ₁₂ O ₄₂ ^10- , ayon sa pagkakabanggit, ay isa sa mga pinakatanyag na mga polyanion na ito.

Maaari itong maging hamon na makabuo ng iyong skisch at istruktura ng Lewis; ngunit sa prinsipyo ito ay sapat na upang mailarawan ang mga ito bilang mga hanay ng WO ₆ octahedra (itaas na imahe).

Tandaan na ang mga kulay-abo na octahedra na ito ay nagtatapos sa pagtukoy ng decatungstate, isang politungstat; Kung ang isang heteroatom (halimbawa, posporus) na nakapaloob sa loob nito, pagkatapos ito ay isang polyoxometalate.

Istraktura at pagsasaayos ng elektronik

Mga phase ng crystalline

Ang mga atomo ng Tungsten ay nagpapahiwatig ng isang kristal na may istraktura na may sukat na katawan na nakasentro sa katawan. Ang form na mala-kristal na ito ay kilala bilang α phase; habang ang β phase ay kubiko rin, ngunit medyo mas siksik. Ang parehong mga phase o mala-kristal na mga form, α at β, ay maaaring magkakasabay sa balanse sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

Ang mga mala-kristal na butil ng phase ng α ay isometric, samantalang ang mga bahagi ng β phase ay kahawig ng mga haligi. Anuman ang kristal, pinamamahalaan ito ng mga metal na bono na mahigpit na magkakasamang magkasama ang mga W atoms Kung hindi man, ang mataas na pagtunaw at mga punto ng kumukulo, o ang mataas na tigas at density ng tungsten, ay hindi maipaliwanag.

Metallic na bono

Ang mga atomo ng Tungsten ay dapat na mahigpit na nakatali kahit papaano. Upang makagawa ng isang haka, ang pagsasaayos ng elektron ng metal na ito ay dapat munang sundin:

4f ¹⁴ 5d ⁴ 6s ²

Ang mga orbit na 5d ay napakalaki at malabo, na magpahiwatig na sa pagitan ng dalawang malapit na W atoms mayroong mabisang mga overbaps ng orbital. Gayundin, ang mga orbit ng 6s ay nag-aambag sa mga nagresultang banda, ngunit sa isang mas mababang antas. Habang ang 4f orbitals ay "malalim sa background" at samakatuwid ang kanilang kontribusyon sa metal na bono ay mas kaunti.

Ito, ang laki ng mga atomo, at mga mala-kristal na butil, ay ang mga variable na natutukoy ang tigas ng tungsten at ang density nito.

Ang estado ng Oxidation

Sa metallic tungsten o wolfram, ang mga W atoms ay mayroong zero na oksihenasyon ng estado (W ⁰ ). Pagbabalik sa elektronikong pagsasaayos, ang mga orbit ng 5d at 6s ay maaaring "walang laman" ng mga electron depende sa kung ang W ay nasa kumpanya ng mga mataas na electronegative atoms, tulad ng oxygen o fluorine.

Kapag nawala ang dalawang 6 na mga electron, ang tungsten ay may isang estado ng oksihenasyon +2 (W ²⁺ ), na nagiging sanhi ng pagkontrata ng atom nito.

Kung natatalo din nito ang lahat ng mga electron sa 5d orbitals nito, ang estado ng oksihenasyon nito ay magiging +6 (W ⁶⁺ ); Mula dito hindi ito maaaring maging mas positibo (sa teorya), dahil ang mga 4f orbitals, pagiging panloob, ay mangangailangan ng mahusay na lakas upang alisin ang kanilang mga electron. Sa madaling salita, ang pinaka-positibong estado ng oksihenasyon ay +6, kung saan ang tungsten ay mas maliit.

Ang tungsten (VI) na ito ay matatag sa mga kondisyon ng acidic o sa maraming mga oxygenated o halogenated compound. Iba pang posible at positibong estado ng oksihenasyon ay: +1, +2, +3, +4, +5 at +6.

Maaari ring makakuha ang mga elektron kung pinagsasama nito ang mga atom na hindi gaanong electronegative kaysa sa sarili. Sa kasong ito, ang mga atomo nito ay lumalakas. Maaari itong makakuha ng isang maximum ng apat na mga electron; ibig sabihin, magkaroon ng isang estado ng oksihenasyon ng -4 (W ^4- ).

Pagkuha

Nabanggit kanina na ang tungsten ay matatagpuan sa mineral wolframite at scheelite. Depende sa proseso, ang dalawang compound ay nakuha mula sa kanila: tungsten oxide, WO ₃ , o ammonium paratungstate, (NH ₄ ) ₁₀ (H ₂ W ₁₂ O ₄₂ ) · 4H ₂ O (o ATP). Alinman sa mga ito ay maaaring mabawasan sa metal W na may carbon sa itaas ng 1050 ° C.

Hindi matipid ang kita na makagawa ng mga tungsten ingot, dahil kakailanganin nila ng maraming init (at pera) upang matunaw ang mga ito. Iyon ang dahilan kung bakit ito ay ginustong upang makagawa ito sa form ng pulbos upang gamutin ito nang sabay-sabay sa iba pang mga metal upang makakuha ng mga haluang metal.

Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na ang China ay ang bansa na may pinakamalaking produksyon ng tungsten sa buong mundo. At sa kontinente ng Amerika, ang Canada, Bolivia at Brazil ay sinakop din ang listahan ng mga pinakamalaking tagagawa ng metal na ito.

Aplikasyon

Isang singsing na gawa sa tungsten karbida - isang halimbawa ng kung paano ang tigas ng metal na ito ay maaaring magamit upang mabango at patigasin ang mga materyales. Pinagmulan: SolitaryAngel (SolitaryAngel)

Narito ang ilan sa mga kilalang gamit para sa metal na ito:

-Ang mga asing-gamot ay ginamit upang kulayan ang mga cotton mula sa mga lumang sinehan.

-Kombina na may bakal ay pinapatibay nito kahit na higit pa, na kayang pigilan ang mga mekanikal na pagbawas sa mataas na bilis.

-Sintered tungsten filament ay ginamit sa loob ng isang daang taon sa mga electric bombilya at halogen lamp. Gayundin, dahil sa mataas na punto ng pagtunaw ito ay nagsilbi bilang isang materyal para sa mga tubod ng ray ng katod, at para sa mga nozzle ng mga makina ng rocket.

Ang mgaReplace ay nanguna sa paggawa ng mga projectiles at radioactive na mga kalasag.

Maaaring magamit ang mga Tankyano nanowires sa pH at gas sensitibo nanodevice.

-Tungsten catalysts ay ginamit upang makitungo sa gawaing asupre sa industriya ng langis.

-Tungsten karbida ay ang pinaka-malawak na ginagamit ng lahat ng mga compound nito. Mula sa pagpapalakas ng mga tool sa paggupit at pagbabarena, o paggawa ng mga piraso ng armamen ng militar, hanggang sa makina ng kahoy, plastik at keramika.

Mga panganib at pag-iingat

Biolohikal

Bilang isang medyo bihirang metal sa crust ng lupa, ang mga negatibong epekto nito ay mahirap makuha. Sa mga acidic na lupa, ang polyungstate ay maaaring hindi makaapekto sa mga enzyme na gumagamit ng mga molibdate anion; ngunit sa mga pangunahing lupa, ang WO ₄ ^2- ay namamagitan (positibo o negatibo) sa mga metabolic na proseso ng MoO ₄ ^2- at tanso.

Halimbawa, ang mga halaman ay maaaring sumipsip ng natutunaw na mga compound ng tungsten, at kapag kumakain ang mga ito ng hayop at pagkatapos matapos ang karne nito, ang mga atom at W ay pumapasok sa aming mga katawan. Karamihan ay pinalayas sa ihi at feces, at kaunti ang nalalaman kung ano ang nangyayari sa nalalabi sa kanila.

Ipinakita ng mga pag-aaral ng hayop na kapag huminga sila ng mataas na konsentrasyon ng pulbos na tungsten ay nagkakaroon sila ng mga sintomas na katulad ng mga kanser sa baga.

Sa pamamagitan ng ingestion, ang isang may sapat na gulang na tao ay kailangang uminom ng libu-libong galon ng tubig na yaman na may mga tungsten salts upang maipakita ang nakakaaliw na pagsugpo sa mga enzymes cholinesterase at pospatase.

Pisikal

Sa pangkalahatang mga term, ang tungsten ay isang mababang nakakalason na elemento, at samakatuwid ay may kaunting mga panganib sa kapaligiran na pinsala sa kalusugan.

Tungkol sa metal na tungsten, iwasan ang paghinga ng alikabok nito; at kung solid ang sample, dapat tandaan na ito ay napaka siksik at maaaring magdulot ito ng pisikal na pinsala kung ito ay ibagsak o pindutin ang iba pang mga ibabaw.

Mga Sanggunian

1. Bell Terence. (sf). Tungsten (Wolfram): Mga Katangian, Produksyon, Aplikasyon at Alloys. Ang balanse. Nabawi mula sa: thebalance.com
2. Wikipedia. (2019). Tungsten. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Lenntech BV (2019). Tungsten. Nabawi mula sa: lenntech.com
4. Jeff Desjardins. (Mayo 1, 2017). Ang Kasaysayan ng Tungsten, ang Pinakamalakas na Likas na Metal sa Lupa. Nabawi mula sa: visualcapitalist.com
5. Doug Stewart. (2019). Mga Pangunahing Elemento ng Tungsten. Nabawi mula sa: chemicool.com
6. Art Fisher at Pam Powell. (sf). Tungsten. Pamantasan ng Nevada. Nabawi mula sa: unce.unr.edu
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Marso 02, 2019). Mga Katotohanan ng Tungsten o Wolfram. Nabawi mula sa: thoughtco.com